メイン 科学と技術 人類は火星に着陸しますか?火星探査の歴史と、火星に人を送る際の 7 つの重要な課題について学ぶ

人類は火星に着陸しますか?火星探査の歴史と、火星に人を送る際の 7 つの重要な課題について学ぶ

火星探査は長い間、人類の興味の対象でした。火星へのミッションは、SF 小説や映画の題材になることがよくありますが、現実はそれほど遅れていないかもしれません。宇宙技術の最近の進歩と宇宙市場の急速な商業化により、火星への有人ミッションが間もなく可能になるかもしれません。さらに、30 万年にわたる人類の探検の歴史を見れば、探検の必要性が私たちの本質の基本であることは明らかです。このように構成されていると、火星へのミッションは実際には問題ではなく、いつになるかの問題です。

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なぜ人類は火星に行かなければならないのですか?

火星へのミッションの最大の影響の 1 つは、生命がどれほど単純なものであっても、生命または絶滅した生命の証拠を見つけることです。それは、宇宙で私たちが孤独であるかどうかという質問に答えるだけでなく、宇宙のどこにでも生命の可能性があることを示しています。

火星探査の歴史は?

バイキング 1、バイキング 2、マーズ パスファインダーなど、火星の表面に着陸した多くの宇宙船。マリナー 4、マリナー 9、マーズ エクスプレス、2001 マーズ オデッセイ、マーズ グローバル サーベイヤー、マーズ リコネッサンス オービターなどの宇宙船は、火星の表面をマッピングするための調査作業を行ってきました。 NASA と欧州宇宙機関 (ESA) の両方の火星探査ローバーが火星の表面を探査し、貴重なデータと画像を地球に送り返しました。

2010 年、米国のバラク・オバマ大統領は、テキサス州のケネディ宇宙センターで、2030 年代までの有人火星ミッションを目指す提案を発表しました。 NASA は火星 2020 の探査機の打ち上げを計画している。これは無人火星着陸船を火星に送り、過去と現在の両方の生命の兆候を調査するものである。



NASA はまた、人類を火星に輸送するために設計された宇宙船を初めてテストしています。

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火星に到達するための 7 つの重要な課題

火星に到達するための技術的および工学的課題は困難です。地球と火星は太陽の周りを公転する軌道が異なるため、2 つの惑星間の距離は常に変化しています。最適な打ち上げウィンドウがあったとしても、証明されていない船で未知の世界への長い航海を続け、必要なものをすべて運び、重要なアイテムを再補給する方法はありません。そして、それはほんの始まりに過ぎません。その他の課題は次のとおりです。

  1. 適切な宇宙船の建造 .月へは 3 日間の旅行なので、アポロのような実用的な宇宙船で十分です。最初の火星ミッションでは、より長い旅が必要になるため、宇宙船には、より多くの居住スペース、バックアップ システムのためのより広いスペース、宇宙歩行用の機器、信頼できる推進システム、そしておそらく最も重要なこととして、宇宙飛行士が従事し続けるためのレクリエーション施設が必要です。 、生産的で、宇宙旅行中は正気です。
  2. 空気と水のリサイクル機能 .国際宇宙ステーション (ISS) で生命維持システムが行うことの多くは、地球上で自然に起こることを模倣しています。プロセッサーは、宇宙飛行士の空気を浄化し、微量ガスをろ過し、吐き出された二酸化炭素を取り除きます。可能な場合、酸素は抽出されてキャビンに戻されますが、わずかな損失は貯蔵された酸素で補われます。水は同様に尿と除湿器からリサイクルされ、通常は約 90% の効率でリサイクルされます。それはこれまで以上に良いことですが、すべての貨物船は今でも ISS に空気と水を運んでいます。自信を持って火星やその先の宇宙に行く前に、ほぼ 100% のリサイクルを達成する必要があります。
  3. 食物の成長 .火星やその先への宇宙ミッションでは、調理済みの食品を持ち込むことはあまり実用的ではありません。現在、ISS では作物の栽培方法を探るための実験が行われており、植物が重力なしでどの方向に成長するか、受粉する方法、最適な水耕土壌の種類などをテストしています。宇宙で自立して食料を育てる能力は、火星へのミッションや将来の宇宙探査に必要な多くのテクノロジーの 1 つにすぎません。
  4. 人体への負担 .無重力状態が長く続くと、人体に負担がかかります。バランス、血圧調節、骨密度、そして時には視力に重大な影響があります。赤い惑星に旅行する宇宙飛行士の場合、火星の表面に着陸した後に支援する地上支援チームはありません。火星の宇宙服の重量と構成も、火星の重力への適応期間を考慮に入れる必要があります。さらに、地球表面の自然環境は人間の生命にとって致命的です。火星の大気は、気圧が非常に低く、酸素がなく、96% の二酸化炭素があり、放射線量が高く、宇宙線が含まれています。生息地と宇宙服は、火星の大気から乗組員を保護する必要があります。
  5. コミュニケーションの欠如 .火星での生活は、精神的にも挑戦的です。地球と火星の距離が 3,500 万マイルの距離に最も近い場合でも、電波の電波による距離は約 4 分です。したがって、火星の乗組員がヒューストンに信号を送信した場合、NASA からの応答が最も早く聞こえるのは 8 分後です。最悪の場合は 48 分後です。したがって、リアルタイムの通信は不可能であり、火星の乗組員は、特に砂塵嵐やその他の緊急事態が発生した場合に、技術的にも精神的にも自立する方法を知る必要があります。
  6. 正しい道を決める .地球と火星の間で進むべき道を決める必要があります。移動時間の毎日は、食べ物を食べたり、水を飲んだり、船の空気を呼吸したり、廃棄物を生成したり、惑星間放射線にさらされたり、重要なシステム障害のリスクにさらされたりすることで別の日に費やされます。十分な燃料があれば、軌道力学を総当たり攻撃する、より直接的なルートを使用することができます。より効率的なエンジンを発明すれば、より長く点火し、惰性走行する回数を減らすことができ、合計時間も短縮できます。
  7. 着陸は慎重に .火星の大気圏に到達したとしても、着陸には別の課題があります。軌道速度に達したら、火星の薄い大気を使用して制動摩擦を提供し、ステアリングを正確にそこに浸して、徐々に適切な速度まで減速させることができます。しかし、輸送船全体は、関連する熱と圧力に耐えるのに十分頑丈である必要があります。妥協の選択肢は、私たちを火星に連れて行った生息地を投棄し、カプセルに乗り、表面に直接乗ることかもしれません。しかし、火星の大気は地球よりもはるかに薄いため、パラシュートはほとんど機能しません。しかし、摩擦によって加熱されるほど厚いので、船には適切な遮熱が必要です。 2018 年の時点で火星に着陸した最も重い物体は、NASA のキュリオシティ ローバー (マーズ サイエンス ラボラトリー ミッションの一部) で、重量は約 1 トン (地球上) です。有人船は火星探査車よりもはるかに重い。火星に人を乗せるには、火星の大気を利用して航空機を部分的に減速させ、次に消防車で着陸地点までの速度を落とす必要があります。

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人類は最終的にどのようにして火星に到達するのでしょうか?

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火星への到達は財政的にも兵站的にも難しいが、科学者たちは、最終的にはいくつかの重要なステップを踏むことで達成できると信じている:

  • 月を探索し続ける .月は、生命維持システムや将来の火星ミッションで使用できる人間の生息地などの新しいツールをテストする機会を提供するため、月と火星へのミッションは絡み合っています。火星への飛行には、継続的な月探査が不可欠です。
  • より高度な宇宙船技術の開発 .深宇宙には宇宙ステーションがありません。つまり、火星に人を運ぶ船は、燃料を補給せずに旅をする必要があります。 NASAは現在、深宇宙飛行を行うための太陽電気推進システムの開発を進めています。さらに、宇宙船には、深宇宙航法システム、宇宙飛行士を往復させるのに十分な強力なロケット、大気の薄い火星で動作する着陸装置が必要です。
  • 宇宙飛行士の安全を保証する宇宙服の設計 .火星の環境は敵対的です: オゾン層がないということは、紫外線に対するシールドが組み込まれていないことを意味し、火星の土壌の超酸化物は、その表面を歩く人間に影響を与える可能性があります。エンジニアは、人体への危害を防ぐために、保護生息地の宇宙服を設計する必要があります。

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